Un approccio ottimo alla definizione della logica negative derivative feedback per il controllo delle vibrazioni di smart structures

Modal control aims to modify the system dynamics without changing the characteristics of the modes of vibration. However residual modes can be coupled by control action leading to degradation of performance or even to instability. This phenomenon is known in literature as spillover. The Negative Derivative Feedback (NDF) control logic has been developed in order to reduce these undesired effects by filtering control action far from the controlled mode natural frequency. In this work, an optimal design strategy for single and multi degrees of freedom NDF controller based on a output feedback control formulation is proposed. This methodology has been tested on numerical models and then applied for the control synthesis of a smart structure. Moreover, the NDF scheme has been implemented in conjunction with a switching strategy based on a disturbance observer so that feedback control action can be modified in order to dampen the modes recognized to be as the most excited by unmodeled and unknown forces.

Obiettivo del controllo modale è quello di modificare le caratteristiche dinamiche di un sistema senza alterare le forme modali. L'azione indipendente sui modi di vibrare non è garantita tuttavia per i gradi di libertà non modellati che possono essere accoppiati dal controllo provocando degrado delle prestazioni e minacciando la stabilità del sistema in anello chiuso secondo il fenomeno noto in letteratura come spillover. La logica di controllo Negative Derivative Feedback (NDF) limita questi effetti indesiderati filtrando le grandezze retroazionate al di fuori della banda di frequenze d'interesse. Nel presente lavoro viene proposta una metodologia per la definizione dei parametri del Negative Derivative Feedback basata su un approccio ottimo. La tecnica di design è applicata a modelli numerici a uno e più gradi di libertà e viene utilizzata per la sintesi del controllo di una smart structure. Viene inoltre abbinato alla suddetta logica un metodo di riconoscimento dei modi più sollecitati dai disturbi agenti sul sistema per adattare l'azione in feedback e massimizzare l'effetto smorzante in diverse condizioni di forzamento.